6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Drum Elektrik

Drum elektrik adalah sebuah alat yang dibuat menyerupai bentuk drum kit

akustik pada umumnya. Lapisan permukaan drum yang sebelumnya terbuat dari

membran berbahan dasar plastik (pada drum akustik) diganti menjadi bantalan-

bantalan karet yang dibawah lapisannya diberi sensor untuk menangkap

getarannya saat dipukul. Sensor tersebut merubah getaran listrik yang dihasilkan

kemudian mentransmisikannya ke dalam modul elektronik atau perangkat

komputer yang memiliki perangkat lunak (software) berupa virtual drum dan

nantinya akan menghasilkan suara kit drum seperti pada perangkat drum akustik.

Gambar 2.1 Drum Elektrik

(Sumber: www.yamahadtx.com)

2.2 Piezoelectric

Piezoelectric atau biasa disebut juga dengan efek piezoelectric adalah

muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal dan

7

keramik akibat dari mechanical pressure (tekanan). Piezoelectric digunakan untuk

mengukur tekanan, percepatan, regangan, dan lain-lain.

Piezoelectric sensor adalah perangkat yang menggunakan efek

piezoelektrik, atau komponen yang dapat menghasilkan tegangan listrik sebagai

respon dari suatu perubahan tekanan mekanik. (Yuniar, & Prastowo, 2013).

Gambar 2.2 Sensor Piezoelectric

(Sumber: www.sparkfun.com)

2.3 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor dimana didalamnya

sudah terdapat CPU, RAM, ROM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang

sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamatisasi) dengan baik oleh pabrik

pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. (Desirianti, 2011).

Sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung

sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan interface I/O. Untuk

mengontrol robot, maka digunakan mikrokontroler dengan pertimbangan faktor

ukuran yang relatif kecil sehingga cocok untuk pengontrol robot dan peralatan-

peralatan elektronika. Sistem mikrokontroler lebih banyak melakukan pekerjaan-

pekerjaan sederhana yang penting seperti mengendalikan motor, saklar, resistor

8

variabel, atau perangkat elektronik lain. Pada sebuah chip mikrokontroler

umumnya memiliki fitur-fitur sebagai berikut:

CPU (Central Processing Unit)

Port Input/Output

Counter dan Timer

ADC (Analog to Digital Converter)

ROM, EEPROM, EPROM atau flash memory untuk menyimpan program dari

komputer

Mendukung komunikasi serial, parallel dan lain-lain.

Ada berbagai macam jenis mikrokontroler yang beredar di pasaran yang

masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan sesuai dengan kebutuhan

pengguna. Berikut merupakan beberapa jenis mikrokontroler yang dapat

digunakan:

Atmel (AT91, AT90, Tiny, Mega, AVR, dll.)

Fujitsu (FR Family, FR-V Famili, dll)

Intel (8xc42, MCS51, 8061, 8xc21, dll.)

Philiphs Semiconductor (LPC2000, LPC900, dll.)

Western Design Center (W65C02, W65816, dll.)

2.4 Arduino

Arduino adalah prototipe platform elektronik open source yang terdiri dari

mikrokontroler, bahasa pemrograman, dan IDE (Integrated Development

Environment). Arduino adalah alat untuk membuat aplikasi interaktif, yang

9

dirancang untuk mempermudah proyek bagi pemula tetapi masih cukup fleksibel

bagi para ahli untuk mengembangkan proyek-proyek yang kompleks.

2.4.1 Arduino Uno R3

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATMega328. Dalam

bahasa Italia “Uno” berarti satu, maka peluncuran arduino ini diberi nama Uno.

Arduino ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler,

untuk mengaktifkan cukup menghubungkannya ke komputer dengan sebuah kabel

USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan

baterai.

Adapun beberapa kelebihan dari perangkat arduino, diantaranya adalah :

1. Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada

bootloader yang akan menangani upload program dari komputer.

2. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop yang

tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakan port USB.

3. Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board

arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, Xbee, SD Card, dll.

Gambar 2.3 Arduino Uno R3 Tampak Atas (Kiri) dan Tampak Bawah (Kanan)

(Sumber: www.arduino.cc)

10

Untuk contoh modul dari Arduino Uno R3 bisa dilihat pada Gambar 2.3

diatas. Sedangkan untuk melakukan proses compile ataupun upload program pada

arduino, biasanya menggunakan kabel usb seperti Gambar 2.4 dibawah ini

Gambar 2.4 Kabel USB pada Arduino Uno R3

(Sumber: www.arduino.cc)

Secara umum arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:

1. Hardware: papan input/output (I/O)

2. Software: software arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver

untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library untuk

pengembangan program.

Pada Tabel 2.1 dibawah ini akan dijelaskan secara singkat spesifikasi dari

perangkat arduino uno R3:

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno R3

Mikrokontroler ATmega328

Tegangan

pengoperasian

5V

Tegangan input yang

disarankan

7-12V

Batas tegangan input 6-20V

11

Jumlah pin I/O digital 14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)

Jumlah pin input analog 6

Arus DC tiap pin I/O 40 mA

Arus DC untuk pin

3.3V

50 mA

Memori Flash

32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh

bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

(Sumber: www.arduino.cc)

2.4.2 Daya (Power)

Dalam hal daya arduino uno dapat disuplai melalui koneksi USB atau

dengan sebuah power suplai eksternal. Suplai eksternal (non-USB) dapat

diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan

dengan mencolokkan sebuah center-positive plug 2,1 mm ke power jack dari

board. Kabel lead dari sebuah baterai dapat dimasukkan dalam header/kepala pin

Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor power.

Board arduino uno dapat beroperasi menggunakan suplai tegangan

eksternal mulai 6 sampai 20 volt, tetapi sebaiknya dalam memberi suplai tegangan

eksternal arduino uno disarankan memberi 7 sampai 12 volt. Karena bila

memberikan suplai eksternal kurang dari 7 volt board arduino uno bisa menjadi

tidak stabil, dan jika menggunakan suplai eksternal lebih dari 12 volt regulator

12

pada board arduino uno bisa menjadi cepat panas sehingga membahayakan bagi

board arduino uno.

Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:

1. VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan

sumber suplai eksternal (seperti 5 volt dari koneksi USB atau sumber tenaga

lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini, atau jika

penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melalui pin ini.

2. 5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 volt yang diatur dari regulator pada

board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power jack (7-

12 volt), USB connector (5 volt), atau pin VIN dari board (7-12 volt).

Penyuplaian tegangan melalui pin 5 volt atau 3,3 volt membypass regulator,

dan dapat membahayakan board.

3. 3V3. Sebuah suplai 3,3 volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus

maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.

4. GND. Pin ground.

2.4.3 Memori

ATmega328 mempunyai 32 KB yang bersifat non-volatile, digunakan

untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. (dengan 0,5 KB

digunakan untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM (Static

Random Access Memory) yang volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan

oleh variable-variabel di dalam program. dan 1 KB EEPROM (Electrically

Erasable Programmable Read-Only Memory) yang dapat dibaca dan ditulis (read

and write).

13

2.4.4 Input dan Output

Setiap 14 pin digital pada arduino uno dapat digunakan sebagai input dan

output. Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 volt. Setiap pin dapat

memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah

resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin

mempunyai fungsi-fungsi sebagai berikut:

1. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan

memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin

ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-

TTL.

2. External Interrupts: pin ke 2 dan pin ke 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan

untuk dipicu sebuah interrupt (gangguan) pada suatu nilai rendah, suatu

kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai.

3. PWM (Pulse Width Modulation): pin yang digunakan meliputi pin 3, 5, 6, 9,

10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite().

4. SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport

komunikasi SPI menggunakan SPI library.

5. LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.

Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.

2.5 Software Arduino IDE

Arduino IDE adalah software yang ditulis menggunakan java dan

berdasarkan pengolahan seperti, avr-gcc, dan perangkat lunak open source lainnya

(Djuandi, 2011). Arduino IDE terdiri dari:

14

1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan

mengedit program dalam bahasa processing.

2. Verify/Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa

processing) menjadi kode biner.

3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam

memori mikrokontroler di dalam papan arduino.

Pada Gambar 2.5 dibawah ini adalah tampilan software Arduino IDE,

Gambar 2.5 Tampilan Software Arduino IDE

(Sumber : www.arduino.cc)

Pada Gambar 2.5 terdapat menu bar, area putih untuk editing

sketch, sedangkan area hitam dapat kita sebut sebagai progress area, dan paling

bawah dapat kita sebut sebagai “status bar”. Berikut adalah penjelasan menu pada

software arduino IDE.

1. Verify : Mengecek apakah ada kesalahan atau tidak pada program

2. Upload : Memasukkan kode program kedalam modul Arduino

3. New : Membuat program baru

15

4. Open : Membuka program yang pernah dibuat

5. Save : Menyimpan program yang sudah dibuat

Bahasa Pemograman Arduino

Arduino ini bisa dijalankan di komputer dengan berbagai macam platform

karena didukung atau berbasis java. Source program yang dibuat untuk aplikasi

mikrokontroler adalah bahasa C/C++ dan dapat digabungkan dengan assembly.

1. Struktur

Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi

yang harus ada, antara lain:

a) void setup( ) { }

Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali

ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

b) void loop( ) { }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah

dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus

menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

2. Serial

Serial digunakan untuk komunikasi antara arduino board, komputer atau

perangkat lainnya. Arduino board memiliki minimal satu port serial yang

berkomunikasi melalui pin 0 (RX) dan 1 (TX) serta dengan komputer melalui

USB. Jika menggunakan fungsi-fungsi ini, pin 0 dan 1 tidak dapat digunakan

untuk input digital atau output digital. Terdapat beberapa fungsi serial pada

arduino, antara lain:

16

a) Serial.begin( )

Fungsi ini digunakan untuk transmisi data serial dan mengatur data rate

dalam bits per second (baud). Untuk berkomunikasi dengan komputer

gunakan salah satu dari angka ini: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600,

14400, 19200, 28800, 38400, 57600, atau 115200.

b) Serial.available( )

Fungsi ini digunakan untuk mendapatkan jumlah data byte (characters)

yang tersedia dan membacanya dari port serial. Data tersebut adalah data

yang telah tiba dan disimpan dalam buffer serial yang menampung sampai

64 bytes.

c) Serial.read( )

Fungsi digunakan untuk membaca data serial yang masuk.

d) Serial.print( ) dan Serial.println( )

Fungsi ini digunakan untuk mencetak data ke port serial dalam format text

ASCII. Sedangkan fungsi Serial.println( ) sama seperti fungsi Serial.print(

) hanya saja ketika menggunakan fungsi ini akan mencetak data dan

kemudian diikuti dengan karakter newline atau enter.

3. Syntax

Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan.

a) // (komentar satu baris)

Kadang diperlukan untuk memberi catatan pada diri sendiri apa arti dari

kode-kode yang dituliskan. Cukup menuliskan dua buah garis miring dan

apapun yang kita ketikkan dibelakangnya akan diabaikan oleh program.

17

b) /* */ (komentar banyak baris)

Digunakan untuk menulis beberapa baris sebagai komentar. Semua hal

yang terletak di antara dua simbol tersebut akan diabaikan program.

c) { } (kurung kurawal)

Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir

(digunakan juga pada fungsi dan pengulangan).

d) ; (titk koma)

Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma (jika ada titik

koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan).

4. Tipe Data

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk

memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Tipe data inilah yang

digunakan untuk memindahkannya.

a) int (integer)

Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak

mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 sampai

32,767.

b) long (long)

Digunakan untuk menyimpan angka dalam 4 byte (32 bit). Mempunyai

rentang dari -2,147,483,648 sampai 2,147,483,647.

c) boolean (boolean)

Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE

(benar) atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan

1 bit dari RAM.

18

d) float (float)

Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit)

dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan

3.4028235E+38.

e) char (character)

Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya „A‟ = 65).

Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.

5. Operator Matematika

Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka (bekerja seperti

matematika yang sederhana).

a) = (sama dengan)

Membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain (misalnya: x = 10

* 2, x sekarang sama dengan 20).

b) % (persen)

Menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka yang

lain (misalnya: 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2).

c) + (penjumlahan)

Menjumlahkan nilai dari suatu variabel dengan nilai variabel yang lain.

d) – (pengurangan)

Mengurangkan nilai dari suatu variabel dengan nilai variabel yang lain.

e) * (perkalian)

Mengalikan nilai dari suatu variabel dengan nilai variabel yang lain.

f) / (pembagian)

Membagikan nilai dari suatu variabel dengan nilai variabel yang lain.

19

6. Operator Pembanding

Digunakan untuk membandingkan nilai logika.

a) ==

Sama dengan (misalnya: 12 == 10 adalah FALSE (salah) atau 12 == 12

adalah TRUE (benar)).

b) !=

Tidak sama dengan (misalnya: 12 != 10 adalah TRUE (benar) atau 12 !=

12 adalah FALSE (salah)).

c) <

Lebih kecil dari (misalnya: 12 < 10 adalah FALSE (salah) atau 12 < 12

adalah FALSE (salah) atau 12 < 14 adalah TRUE (benar)).

d) >

Lebih besar dari (misalnya: 12 > 10 adalah TRUE (benar) atau 12 > 12

adalah FALSE (salah) atau 12 > 14 adalah FALSE (salah)).

7. Struktur Pengaturan

Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan

berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan.

a) If else, dengan format seperti berikut ini:

if (kondisi) { }

else if (kondisi) { }

else { }

Dengan struktur seperti diatas program akan menjalankan kode yang ada

di dalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE)

20

maka akan diperiksa apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya

FALSE maka kode pada else yang akan dijalankan.

b) While, dengan format seperti berikut ini:

While (kondisi) {}

Dengan struktur ini, while akan melakukan pengulangan terus menurus

dan tak terbatas sampai kondisi didalam kurung ( ) menjadi false.

c) for, dengan format seperti berikut ini:

for (int i = 0; i < #pengulangan; i++) { }

Digunakan bila ingin melakukan pengulangan kode di dalam kurung

kurawal beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan

yang diinginkan. Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke

bawah dengan i–-.

8. Operator Boolean

Operator ini dapat digunakan dalam kondisi if, antara lain:

a) && (logika and), dengan format seperti berikut ini:

if (digitalRead(2) == HIGH && digitalRead(3) == HIGH) {}

Digunakan bila ingin mendapatkan nilai yang true hanya jika kedua input

bernilai HIGH.

b) | | (logika or), dengan format seperti berikut ini:

if (x > 0 || y > 0) {}

Digunakan bila ingin mendapatkan nilai yang true hanya jika nilai x atau

y lebih besar dari 0.

9. Digital

a) pinMode (pin, mode)

21

Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin

yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode

yang bisa digunakan adalah INPUT atau OUTPUT.

b) digitalWrite (pin, value)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat

dijadikan HIGH (5 volt) atau LOW (diturunkan menjadi ground).

c) digitalRead (pin)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat

menggunakan kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah

HIGH (5 volt) atau LOW (diturunkan menjadi ground).

10. Analog

Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi

di dalam analog. Berikut ini cara untuk menghadapi hal yang bukan digital

a) analogWrite (pin, value)

Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation)

yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati

(off) dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi

layaknya keluaran analog.

b) analogRead (pin)

Ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT anda dapat membaca

keluaran voltase-nya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0 volt)

dan 1024 (untuk 5 volt).

22

2.6 Android

Android adalah sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis Linux.

Android merupakan sebuah perusahaan software kecil yang didirikan pada bulan

Oktober 2003 di Palo Alto, California, USA. Didirikan oleh beberapa senior di

beberapa perusahaan yang berbasis IT dan Communication, Andy Rubin, Rich

Miner, Nick Sears dan Chris White. Menurut Rubin, Android Inc didirikan untuk

mewujudkan Mobile device yang lebih peka terhadap lokasi dan preferensi

pemilik. Dengan kata lain, Android Inc, ingin mewujudkan Mobile device yang

lebih mengerti pemiliknya. (Djuandi, 2011). Terdapat banyak macam aplikasi

yang menyediakan pengguna untuk membuat aplikasi pada mobile android itu

antara lain JDK, Eclipse, Android SDK, Basic4Android. Dan yang digunakan

dalam alat ini adalah aplikasi Basic4Android.

2.7 Basic4Android

Basic4Android sendiri merupakan tools RAD yang terdiri dari framework,

library, dan IDE yang terintegrasi dengan java dan android SDK. Basic4Android

didesain sedemikian rupa sehingga memudahkan developer untuk

mengembangkan aplikasi android menggunakan bahasa visual basic dan IDE

yang mudah untuk digunakan.

23

Gambar 2.6 Tampilan Software Basic4Android.

Basic4Android juga menyediakan library-library lengkap untuk

mengakses berbagai macam fitur yang ada pada smartphone seperti sensor,

kamera, GPS, dan sebagainya.

Adapun beberapa kelebihan dan fitur yang dimiliki oleh Basic4Android

adalah:

1. Simple dan Powerfull RAD (Rapid Application Development) tools untuk

mengembangkan aplikasi native android tanpa harus menghabiskan waktu

mempelajari pemrograman eclipse/ java.

2. IDE (Integrated Development Environment) lengkap yang fokus 100% pada

pengembangan aplikasi Android.

3. Di compile kedalam native bytecode, tidak ada tambahan runtime library

yang dibutuhkan. APK file yang dihasilkan sama dengan APK yang

dihasilkan ketika anda membuat aplikasi menggunakan eclipse/java.

24

4. Performa dari aplikasi yang dihasilkan sama dengan aplikasi yang dibuat

dengan java.

5. Sintaks sama dengan visual basic.

6. Mendukung semua android phone dan tablet dari versi 1.6 sampai dengan

versi terbaru.

7. Mendukung semua android core (GPS, SQL Database, Widgets, Live

Wallpaper, Bluetooth, USB, Web Services, Camera, JSON, XML, Excel

CSV, Multitouch, NFC, Views Animation, Push Notification, AdMob,

OpenGL, Graphic and Chart, Sensor). (Christl, & Uziel, 2015).